Dans les jours et les heures qui ont précédé l’atterrissage du robot Curiosity sur Mars, Adam Steltzner, une figure clé de cet événement attendu dans le monde entier, a souvent été vu à la télévision, expliquant la physique du dépôt en douceur d’un robot d’une tonne voyageant à 13 200 miles par minute. heure sur la surface jonchée de roche de la planète. La curiosité était une mission de 2, 5 milliards de dollars impliquant des centaines de scientifiques et d’ingénieurs, mais Steltzner devint son visage public, et son style personnel empreint de politesse, des cheveux pommadés aux grandes boucles de ceinture en passant par des bottes de cow-boy accrocheuses - le sens mode du rock star, il aspirait jadis à l'être et à un cri lointain, d'un point de vue central du casting, de ce que l'on en était venu à penser comme un costume standard d'ingénieur de la NASA.
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Adam Steltzner est peut-être le visage public de l’effort Curiosity, mais il est catégorique: c’est toute son équipe qui a réussi l’atterrissage. (Photo composite: images de la NASA; illustration de Brian Smale) 
Steltzner a trouvé sa vocation en jouant dans des groupes de rock. En rentrant chez lui après un concert une nuit, il devint curieux de savoir pourquoi la constellation d'Orion avait été déplacée. (Collection Adam Seltzner) 
Célébrer le déploiement du parachute du rover. (Bill Ingalls / NASA) 
Steltzner et son équipe sont les bienvenus à la conférence de presse d'après-atterrissage. (Bill Ingalls / NASA) 
Représentation artistique de la «grue céleste» abaissant Curiosity sur la surface de Mars. Le nom de code pour toute la séquence d'atterrissage était «Audacity». (NASA / JPL-Caltech) 
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Puis vint le moment de vérité. Une séquence complexe de manœuvres conçues et chorégraphiées par l’équipe de Steltzner a réduit la vitesse du rover descendant jusqu’à ce qu’il puisse être ramené au sol en toute sécurité grâce à un engin en vol stationnaire, à propulsion roquette, appelé grue du ciel. Steltzner, comme des millions d'autres peuples de la planète, était collé à un moniteur, observant avec nervosité, bien que dans son cas, l'enjeu soit l'aboutissement de neuf années de travaux d'ingénierie intenses et non d'un simple lobbying de la part de la NASA. sa vision un coup de feu.
«Dans le fond de ma tête, j'attendais que quelque chose se passe mal», déclare Steltzner. "J'étais rationnellement confiant et émotionnellement terrifié."
Il n'était pas seul. John Holdren, le conseiller scientifique de la Maison-Blanche, aurait été tellement inquiet qu'il soit presque physiquement malade. Mars est le triangle des Bermudes pour l'exploration spatiale. Seules 15 des 41 missions que des êtres humains ont envoyées sur la planète rouge ont été couronnées de succès. En 1999, par exemple, Mars Climate Orbiter de la NASA s'est désintégré dans l'atmosphère - une défaillance ultérieurement attribuée à un décalage technique entre des unités de mesure métriques et anglaises.
L'atterrissage de Curiosity n'autorisait aucune marge d'erreur. Et, à cause du délai radio entre la Terre et Mars, les ingénieurs n’ont pas été en mesure de contrôler l’engin spatial en temps réel. Au lieu de cela, Curiosity gèrerait sa descente de manière autonome - chaque manœuvre en une fraction de seconde étant dictée par plus de 500 000 lignes de code informatique. La NASA a qualifié l'entreprise de "sept minutes de terreur".
Steltzner me rappelle cette expérience d'une journée extrêmement chaude chez lui à Altadena, en Californie, non loin de son bureau du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. Aujourd'hui, sa plus jeune fille, Olive, est malade. Steltzner, 50 ans, travaille à domicile et son épouse est à l'extérieur. Son look est plus décontracté: t-shirt, shorts et sandales, même si les cheveux rockabilly sont toujours visibles.
Le succès de l'atterrissage de Curiosity en août 2012 — après des mois de spéculation des médias sur le plan “fou” - a fourni une dose d'exubérance bien méritée à un moment où il semblait que les meilleurs jours du programme spatial étaient en retard. "Cela prouve que même les plus longues probabilités ne peuvent rivaliser avec notre mélange unique d'ingéniosité et de détermination", a déclaré le président Barack Obama. Ou bien, comme l'a déclaré Stephen Colbert, «Nous sommes sur Mars!». Le rover est le véhicule le plus grand et le plus sophistiqué jamais envoyé sur une autre planète. Avec ses 17 caméras, Curiosity a capturé certaines des images les plus remarquablement détaillées de Mars jamais prises (y compris un selfie). Et, équipé d'une perceuse et d'un laser d'un million de watts, le rover ne laisse aucune pierre non retournée (ou non vaporisée) puisqu'il étudie la chimie et la géologie de la planète. Il a découvert un ancien lit de rivière et des composés chimiques - tels que le carbone, l'hydrogène et l'oxygène - nécessaires à la vie. Le laboratoire mobile atteindra sa destination principale au printemps prochain et grimpera lentement les contreforts du mont Sharp, un sommet de plus de 5 km, riche en sédiments argileux et susceptible de fournir des réponses recherchées sur l'histoire du climat de la planète. .
Et ces exploits historiques et scientifiques éblouissants ont été rendus possibles par un gars qui a échoué dans la géométrie au lycée.
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Steltzner a grandi dans le comté de Marin, en Californie, juste au nord de San Francisco, un soi-disant enfant de privilège. «Mes parents ne travaillaient pas», dit-il. «Mon père a été la fin d'une lignée de richesses en décomposition héritée de la société d'épices Schiller.» Une telle enfance a ses avantages, mais il y a aussi un côté sombre. «La richesse héritée, dit Steltzner, signifie que le passé est toujours meilleur que l'avenir», une perspective psychologiquement sombre pour un enfant. Il s'est rebellé dans la seule sphère où il pouvait, refusant obstinément de suivre des cours au lycée, à l'exception des cours d'art dramatique et du programme de théâtre associé. Au cours de sa dernière année, il a fait juste assez de travail scolaire pour obtenir son diplôme, bien qu'il n'ait jamais pris la peine de chercher son diplôme d'études secondaires.
Son père leva les mains en l'air et déclara que son fils ne serait jamais plus qu'un creuseur de fossés. Steltzner fit de son mieux pour lui donner raison au cours des années à venir. Après un passage de courte durée au Berklee College of Music de Boston, il est revenu dans la région de la Baie où il a joué de la guitare basse dans divers groupes de rock locaux. Pourtant, il se sentait agité et insatisfait. Il a reconnu une tendance troublante en lui-même: il trouverait une activité qui l'intéressait, mais dès que cela deviendrait sérieux et nécessiterait un engagement, son intérêt se manifesterait. «Je me suis rendu compte que j'avais été formé pour attendre que mon père meure et hérite de l'argent», dit-il. «Je n'ai pas aimé l'idée de ça. J'avais faim de sens réel. "
Il retrouva son chemin une nuit d'automne après un concert, alors qu'il rentrait chez lui en empruntant le Golden Gate Bridge, un itinéraire offrant une belle vue sur la constellation d'Orion. Il remarqua qu'Orion n'était pas au même endroit que plus tôt dans la soirée et décida d'en apprendre plus sur les raisons pour lesquelles les étoiles bougent. Il s'est inscrit à un cours d'astronomie dans un collège communautaire local et a suivi un cours de physique conceptuelle.
Contrairement à son père, que Steltzner décrit comme un dilettante intellectuel habitant un monde rêveur d’idées abstraites, Steltzner a un penchant pragmatique. Il s'est tourné vers la physique, avec ses règles concrètes sur le fonctionnement de l'univers, et l'ingénierie, l'application de ces règles à des problèmes du monde réel. «Ici, c'était la roche en place», déclare Steltzner. Il s'est alors lancé dans des études de physique, de mathématiques et d'ingénierie avec une discipline et un but qu'il ne savait pas qu'il possédait. «Je suis devenu moine pour apprendre cette merde», dit-il, rasant ses cheveux en une coupe à la mode et laissant subsister du riz brun. "J'ai regardé cela comme le sauveur de ma vie."
Steltzner a obtenu un baccalauréat en ingénierie de l'Université de Californie à Davis et une maîtrise en mécanique appliquée de Caltech en 1991. Il a obtenu son premier emploi chez des scientifiques du JPL jusqu'à ce que quelqu'un accepte de l'embaucher dans le groupe des structures et de la dynamique des engins spatiaux. . Il a finalement obtenu son doctorat en mécanique du génie de l'Université du Wisconsin-Madison, travaillant pour JPL à distance pendant l'année universitaire.
«Quand j'ai rencontré Adam pour la première fois, il m'a rappelé Elvis Presley», explique Gentry Lee, ingénieur en chef du programme d'exploration du système solaire de JPL. Il a immédiatement assimilé Steltzner à un esprit similaire, «l'un de ces créateurs qui ne veulent pas se faire dire quoi faire et qui ne veulent pas nécessairement suivre les règles». Lee pense que le laboratoire défie Steltzner sans nuire à sa créativité, ou son style personnel. «Je pense qu'il y a longtemps, quelqu'un s'est rendu compte que si vous voulez avoir un lieu célèbre pour ses exploits d'ingénierie uniques, vous feriez mieux de vous assurer de ne pas trop forcer vos gens, sinon ils ne le seront pas. capable de faire le travail. "
Pour sa part, Steltzner aime le fait que le laboratoire favorise une culture qui «révère la vérité. Il n'y a pas de vaches sacrées, il n'y a pas de dogmatisme. »Alors que de nombreux ingénieurs préfèrent acquérir la maîtrise d'un domaine spécialisé, puis s'en tenir à ce qu'ils savent, Steltzner préfère ce qu'il appelle« la partie abrupte de la courbe d'apprentissage ». Il dit avoir gravé Il s’est créé une niche en tant que type qui adore les tâches techniques et les problèmes sans précédent: «Les gens ont commencé à dire:« C’est bizarre, donnons-le à Adam et voyons ce qu’il peut en faire. »
Il s'est également avéré avoir un don pour le leadership, capable de voir comment toutes les pièces s'imbriquent dans un tout. Steltzner a donc été choisi pour diriger l'équipe d'ingénierie mécanique afin de développer le système EDL pour Curiosity, un défi en raison de la taille imposante du rover qui empêchait les méthodes mises au point pour les missions précédentes de fonctionner.
Steltzner et son équipe ont réfléchi pendant trois jours en 2003. Plus tôt cette année-là, la NASA avait lancé deux autres rovers martiens, Spirit et Opportunity, pesant chacun 400 livres. Les ingénieurs de JPL avaient emballé les rovers dans des airbags, ce qui leur permettait d'atterrir en rebondissant sur la surface de la planète puis en s'arrêtant pour s'arrêter afin de dissiper l'impact. Mais cette approche ne fonctionnerait pas pour Curiosity, qui pèse cinq fois plus que Spirit ou Opportunity. Les sacs gonflables nécessaires seraient trop lourds et donc trop coûteux à lancer. L'impact provoquerait également beaucoup de poussière, compromettant à la fois le rover et ses instruments sensibles.
Ensuite, Steltzner et son équipe ont examiné l'approche mise au point pour le Mars Phoenix Lander de 700 livres, lancé en 2007 pour étudier le pôle nord de la planète. Les fusées propulsives ont progressivement abaissé le véhicule à la surface au-dessus d'un atterrisseur à trois pattes. Mais avec la Curiosity plus grande et plus lourde au dessus, un atterrisseur à trois pattes serait trop instable. Et cela nécessiterait des roquettes plus puissantes que celles de Phoenix, ce qui pourrait créer des cratères dans le sol, rendant difficile pour le rover de s'éloigner après l'atterrissage.
Finalement, l'équipe est arrivée à une solution: une grue céleste. «Vous restez attaché, sortez ensemble et effectuez tous vos vols puis, juste au-dessus de la surface, lorsque vous êtes en vol vertical parfait, effectuez le déploiement», explique Steltzner.
La complexité de la séquence d'atterrissage envisagée par les ingénieurs de JPL était sans précédent. Premièrement, la capsule spatiale portant Curiosity éjecterait son bouclier thermique et déploierait un parachute supersonique, ce qui ralentirait sa descente à 200 mi / h. Ensuite, un ensemble de boulons exploserait, relâchant la goulotte et laissant tomber le rover - attaché à son train d’atterrissage - en chute libre pendant quelques secondes avant de lancer les propulseurs de fusée. Le train d'atterrissage volait à 60 pieds d'altitude alors qu'une grue descendait le rover à la surface à l'aide de câbles. Après l'atterrissage du rover, les coupe-câbles sectionneraient le lien, permettant ainsi à la grue de se jeter avant de percuter le sol martien poussiéreux. Il n’est pas étonnant que le nom de code de la séquence EDL soit «Audacity».
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La NASA avait brièvement envisagé un système similaire de grue céleste (surnommé «le robot sur une corde») pour la mission Mars Pathfinder de 1997, mais avait mis cette idée en veilleuse, car un véhicule attaché devrait faire face aux forces du pendule et au cisaillement du vent. problèmes. Mais lorsque l'équipe EDL de Curiosity a analysé le nouveau design, «à notre grande surprise, le pendule s'est comporté», déclare Miguel San Martin, ingénieur en chef chargé des conseils, de la navigation et du contrôle.
Pourtant, il y avait d'autres défis. Étant donné sa taille supérieure, le rover avait besoin d'un toucher doux, ce qui nécessitait un système radar précis pour balayer et cartographier le terrain pendant la descente. L’équipe EDL a testé le radar en le montant sur un hélicoptère - qui, à l’instar de l’atterrisseur proposé, était capable de descendre lentement puis de survoler la surface - au milieu du désert de Mojave en Californie. C'est ainsi qu'ils ont découvert que les dunes de sable pouvaient poser un problème pour les capteurs délicats du système radar: le rotor de l'hélicoptère fouettait des grains de sable, un peu comme le feraient les boosters du rover sur Mars, créant une erreur de mesure importante. À ce moment-là, ils ne pouvaient guère modifier la conception du radar, mais ils étaient en mesure de prendre en compte cet effet dans leurs étalonnages.
Malgré ces précautions, il était impossible de tester toute la séquence d'atterrissage à l'avance. La seule expérience en direct complète a été la mission elle-même, surveillée dans la salle de contrôle du JPL à 352 millions de kilomètres.
Curiosity devait d’abord éjecter la dernière section de la fusée (la «phase de croisière») qui l’avait propulsée sur Mars. À ce stade, il devait pénétrer dans l'atmosphère de la planète au bon angle pour éviter de se brûler. Il s'écoula neuf minutes après la séparation de la croisière avant le retour du premier signal: Curiosity était arrivé à la périphérie de l'atmosphère martienne et commençait sa descente. Au début, la nouvelle n’était pas bonne: "La bêta est catastrophique." (Traduction: "La curiosité pèse trop sur le côté.")
Après quatre autres minutes d'agonie, le signal suivant est entré, indiquant que tout était normal. La curiosité avait traversé l'atmosphère.
Maintenant, la séquence de descente et d'atterrissage a commencé. Le parachute s'est déployé, l'écran thermique s'est séparé et le système radar a balayé le sol. Allen Chen, responsable de la dynamique de vol et des opérations, qui diffusait le play-by-play, a annoncé le début de la séquence de la grue du ciel. «Je suis comme, vraiment?» Se souvient Steltzner. "Neuf ans et ça va arriver."
Trois données cruciales devaient entrer. Premièrement, le rover enverrait un message à ses créateurs pour leur dire qu'il était arrivé en toute sécurité. La prochaine étape consistera à confirmer que Curiosity n’a pas atterri sur un mur de cratère ou n’a pas été traîné sur la surface par la phase de descente toujours connectée. Enfin, la phase de descente a dû s’envoler comme prévu plutôt que d’atterrir sur le dessus du rover et d’écraser son antenne UHF.
Un par un, les messages sont entrés.
"Tango delta nominal."
"RIMU stable."
"UHF bien."
Au bon moment, Chen a annoncé, "Touchdown confirmé", alors que des acclamations folles ont éclaté. La séquence entière s'était déroulée avec à peine un accroc.
«Imaginez courir pendant neuf ans et vous avez finalement franchi la ligne d'arrivée», a déclaré Steltzner, qui a admis que les séquelles ont été une période d'ajustement difficile pour lui. «Comment mon corps cesse-t-il de courir? Je suis sous perfusion d'adrénaline depuis une décennie. Comment puis-je vivre sans la libération lente d'hormones de stress? »Sa solution: se lancer à la prochaine courbe d'apprentissage abrupte. Il a été affecté à une nouvelle mission, concevant un véhicule capable non seulement de collecter des échantillons sur Mars, mais aussi de les emballer dans des tubes hermétiquement scellés et de les ramener sur Terre. Il fait également partie d'une éventuelle mission consistant à poser un atterrisseur sur Europa, une des lunes de Jupiter, qui, avec ses océans de méthane, sa surface glacée et ses éclats de rayonnement intenses, est encore moins hospitalière que Mars. Ces deux missions en sont toutefois aux premiers stades préliminaires. "Je pense qu'il est toujours à la recherche de son prochain défi, " déclare Lee.
Steltzner est peut-être le visage public de l’effort Curiosity, mais il est catégorique: c’est toute son équipe qui a réussi l’atterrissage. «C’est l’un des aspects les plus intéressants de l’ingénierie. C'est un art collaboratif », dit-il. «Nous ne sommes que le produit de ce que nous faisons en tant que groupe.» Il a essayé de préparer son équipe au jour où elles seraient dissoutes. «Je savais grâce à mes expériences de débarquement précédentes que cette belle communauté que nous avions créée allait mourir ce soir-là, quel que soit le résultat», dit-il. "Je leur ai dit de s'aimer vraiment, de vivre le moment présent et de boire au fond de la tasse, parce que ce gars que tu détestes actuellement, déteste le son même de sa voix - il va nous manquer."
